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      航空鍛造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

      2015-03-21 08:05:05中航特材工業(yè)西安有限公司竇忠林鄒彥博
      航空制造技術(shù) 2015年7期
      關(guān)鍵詞:環(huán)件模鍛等溫

      中航特材工業(yè)(西安)有限公司 張 方 竇忠林 鄒彥博

      隨著航空產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)航空裝備極端輕質(zhì)化與可靠化的追求越來越急迫,對(duì)材料和鍛件的性能要求(如比強(qiáng)度、強(qiáng)韌性)也越來越高。鈦合金、高溫合金等材料的應(yīng)用日益廣泛,以航空工業(yè)為例,F(xiàn)-22和F-35飛機(jī)鈦合金用量已分別高達(dá)39%和27%,先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫合金和鈦合金鍛件重量占發(fā)動(dòng)機(jī)總結(jié)構(gòu)重量的55%~65%[1]。而高溫合金、鈦合金屬于難變形材料,即加工參數(shù)范圍狹窄、變形抗力大、組織性能對(duì)加工過程十分敏感。所以鍛造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用相比其他工業(yè)領(lǐng)域難度較大。

      至今,我國航空鍛造技術(shù)的發(fā)展已能滿足第三代軍用飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的批量生產(chǎn)需求,質(zhì)量比較穩(wěn)定,鍛件組織致密、可控,性能優(yōu)異,并通過工藝的調(diào)整可以使鍛件不同部位具有不同的組織性能,已滿足各部位性能要求顯著不同的場(chǎng)合,如TC11鈦合金雙性能壓氣機(jī)盤的制造[2]。但與國外先進(jìn)航空鍛造技術(shù)相比,還有較大差距,并且隨著新一代戰(zhàn)機(jī)對(duì)航空裝備極端輕質(zhì)化與可靠性的不斷追求,飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)正朝著高性能、高減重、長壽命、高可靠、低成本的方向不斷發(fā)展,這就對(duì)航空鍛造技術(shù)有了更高的要求。

      本文從國內(nèi)外航空鍛造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀從發(fā),結(jié)合當(dāng)前航空鍛造技術(shù)發(fā)展的需求。提出發(fā)展整體精密鍛造技術(shù)、等溫鍛造技術(shù)、精密環(huán)軋技術(shù)、鍛造工藝模擬技術(shù)及創(chuàng)建航空鍛造技術(shù)推廣平臺(tái)的思路,為鍛造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域的發(fā)展提供新的思路。

      國外航空鍛造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

      隨著高新技術(shù)武器裝備向小型化、精確化、輕量化、高可靠、低成本方向發(fā)展,對(duì)結(jié)構(gòu)件及其成形技術(shù)的要求越來越高,促使塑性成形技術(shù)向精密、整體、復(fù)雜、高性能、高可靠、低成本方向發(fā)展。如美國航空工業(yè)中的精密模鍛件占零件品種的80%以上,俄羅斯占到70%~75%,日本占到63.9%[3]。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家均投入大量人力物力開展了先進(jìn)鍛造技術(shù)與工程化應(yīng)用研究。在環(huán)件精密輾軋技術(shù)、鈦合金和高溫合金等難變形材料整體復(fù)雜構(gòu)件的等溫鍛造技術(shù)以及精密熱模鍛造技術(shù)等方面形成了領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì),成為其先進(jìn)軍用飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、兵器、艦船等高新技術(shù)武器裝備研制生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐。

      1 精密環(huán)軋技術(shù)

      無縫環(huán)件在航空、航天、船舶、兵器、核工業(yè)等諸多軍工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。精確環(huán)軋技術(shù)是生產(chǎn)高性能無縫環(huán)件的首選工藝方法。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、安裝邊、導(dǎo)彈艙體結(jié)合環(huán)、飛船加強(qiáng)環(huán)、火炮、坦克座圈等都是由輾軋環(huán)件加工的。因此,精確環(huán)軋技術(shù)對(duì)于提高武器裝備的性能水平、使用壽命和研發(fā)能力都有重要影響。工業(yè)發(fā)達(dá)國家大量裝備了不同類型和規(guī)格的環(huán)軋生產(chǎn)線。目前,全世界范圍內(nèi)已擁有軋環(huán)機(jī)500余臺(tái),軋環(huán)生產(chǎn)線100余條。采用環(huán)軋件φ40~φ10000mm,重量達(dá)0.2~8200kg,環(huán)件材料包括各類金屬。20世紀(jì)80年代以來,美、俄、德、英、法等國家均采用精確輾軋技術(shù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的壓氣機(jī)/渦輪機(jī)匣、燃燒室、密封環(huán)、安裝邊等精密環(huán)件,為現(xiàn)代高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制做出了重要貢獻(xiàn)。GE公司采用精確輾軋技術(shù)生產(chǎn)的CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)IN718合金高筒薄壁環(huán),晶粒度達(dá)到ASTM-8級(jí)以上,材料利用率達(dá)到25%~30%,環(huán)件尺寸精度達(dá)到了環(huán)件外徑的1‰[4]。

      2 等溫鍛造技術(shù)

      先進(jìn)軍用飛機(jī)、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、裝甲車輛、艦艇等武器裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)、艙體中的關(guān)鍵部件,大部分采用難變形材料鍛件。其中,航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤、壓氣機(jī)盤、葉片是惡劣環(huán)境下服役的零部件的典型代表,對(duì)其強(qiáng)韌性、疲勞性能、可靠性及耐久性的要求十分嚴(yán)格。這些部件的選材和鍛造技術(shù)已經(jīng)成為衡量發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。早期的盤件和葉片多采用常規(guī)模鍛技術(shù)生產(chǎn)。近年來,由于采用等溫鍛造技術(shù)可顯著改善鍛件的微觀組織和使用性能,提高鍛件組織性能均勻性和流線完整性,進(jìn)一步提高零件使用可靠性,提高材料利用率,節(jié)約稀缺戰(zhàn)略資源,發(fā)達(dá)國家已廣泛采用等溫鍛造技術(shù)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵鍛件[5-7]。美國、英國、法國和德國等歐洲國家航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤件中90%以上采用等溫鍛造技術(shù)生產(chǎn)。采用等溫鍛造技術(shù)生產(chǎn)的高溫合金、鈦合金精鍛葉片,非加工面≥80%,尺寸精度可達(dá)0.01mm。

      3 大型復(fù)雜構(gòu)件整體精密鍛造技術(shù)

      為了在提高零件使用可靠性的同時(shí),減輕結(jié)構(gòu)重量、降低制造成本、縮短制造流程,發(fā)達(dá)國家已普遍應(yīng)用復(fù)雜構(gòu)件整體精密鍛造技術(shù),將原來的幾個(gè)部件組合于一體整體成形。航空領(lǐng)域中大型整體隔框鍛件為其中的典型代表,尤其以鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用最為引人注目。國外先進(jìn)軍用飛機(jī)上已有40%左右的結(jié)構(gòu)重量為鈦合金構(gòu)件,先進(jìn)民航飛機(jī)上也有10%的結(jié)構(gòu)重量為鈦合金構(gòu)件。鈦合金整體結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用可以有效降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量,增加發(fā)動(dòng)機(jī)推重比,顯著提高飛行器的總體功能,已經(jīng)成為第三、四代飛機(jī)生產(chǎn)技術(shù)的重要標(biāo)志性技術(shù)之一。

      美國應(yīng)用精密熱模鍛造技術(shù)生產(chǎn)F-22 4個(gè)承力隔框采用了大型整體隔框模鍛件制造,材料最早設(shè)計(jì)采用Ti6Al4V2Sn合金,后改為Ti6Al4VELI合金,鍛件投影面積為4.06~5.67m2,其中機(jī)身整體隔框閉式模鍛件,投影面積達(dá)到5.67m2,是目前世界上最大的鈦合金整體隔框鍛件[8];美國F/A-18殲擊機(jī)采用鈦合金整體隔框精鍛件(投影面積為4m2)取代原設(shè)計(jì)中的368種零件,使飛機(jī)減重350kg,節(jié)約機(jī)械加工工時(shí)50%[9]。

      俄羅斯安-22運(yùn)輸機(jī)采用B95合金20個(gè)隔框鍛件(投影面積為3.5m2),減少了 800個(gè)零件,使飛機(jī)機(jī)體減重1000kg,減少機(jī)械加工工時(shí)20%[10]。

      4 鍛造過程數(shù)值模擬技術(shù)

      鍛造過程數(shù)值模擬技術(shù)是借助高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)值算法,將實(shí)際的鍛造過程進(jìn)行模型化,通過數(shù)值計(jì)算在計(jì)算機(jī)中再現(xiàn)實(shí)際鍛造過程,詳細(xì)揭示變形過程中工件內(nèi)熱力參數(shù)的分布和演化情況,以及各個(gè)工藝參數(shù)的影響規(guī)律,優(yōu)化工藝方案。由于數(shù)值模擬技術(shù)具有快速、精確、先驗(yàn)、靈活、低消耗等諸多獨(dú)特優(yōu)勢(shì),被公認(rèn)為20世紀(jì)塑性加工領(lǐng)域最重要的成就之一。常有的數(shù)值模擬方法主要有邊界元法、有限元法、分子(原子)動(dòng)力學(xué)法、元胞自動(dòng)機(jī)、Monte Carlo法等。其中,又以有限元法的應(yīng)用最為普遍,并已形成了若干專門針對(duì)鍛造過程的商業(yè)軟件,如DEFORM、AUTOFORGE、S U P E R F O R M、F O R G E 2 D、FORGE3D。這些軟件能夠處理復(fù)雜的動(dòng)態(tài)邊界條件,很好地進(jìn)行二維、三維塑性成形問題的變形—傳熱耦合分析,并具有友好的前后置處理界面,大大降低了有限元方法的應(yīng)用難度。目前,發(fā)達(dá)國家數(shù)值模擬技術(shù)在鍛造領(lǐng)域的應(yīng)用十分普遍,已經(jīng)成為鍛件生產(chǎn)關(guān)鍵工序?qū)嵤┣暗谋匾h(huán)節(jié),極大地提高工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)性,減少摸索環(huán)節(jié)。數(shù)值模擬范圍涵蓋了從原材料冶煉、開坯、鍛造、熱處理等鍛件生產(chǎn)的整個(gè)流程[11]。

      國內(nèi)航空鍛造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

      隨著高新武器裝備迅速的發(fā)展,近年來我國在精密環(huán)軋技術(shù)、等溫鍛造技術(shù)、整體精密鍛造技術(shù)等先進(jìn)航空鍛造技術(shù)領(lǐng)域也取得了許多成果,同時(shí)也存在不足。

      1 精密環(huán)軋技術(shù)

      我國于20世紀(jì)50年代開始應(yīng)用環(huán)形件輾軋技術(shù)生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和安裝邊等環(huán)形件,并逐漸形成幾個(gè)環(huán)形件軋制專業(yè)化生產(chǎn)基地。經(jīng)過科研人員的不懈努力,我國的環(huán)形件輾軋技術(shù)有了很大提高。迄今,各種類型的環(huán)件應(yīng)用于各類航空發(fā)動(dòng)機(jī),為我國第一、二、三代飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的研制生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。

      與國外相比,我國在環(huán)件軋制和特種精密鍛造技術(shù)方面存在很大的差距,且精密鍛造技術(shù)在整個(gè)成形生產(chǎn)中比重還比較低,成形件精度平均要比國外低1~2個(gè)等級(jí),一些先進(jìn)的精密成形技術(shù)在我國只有少數(shù)企業(yè)采用,一些復(fù)雜難成形件我國還不能生產(chǎn)。在重點(diǎn)型號(hào)飛機(jī)、導(dǎo)彈和戰(zhàn)車部件中復(fù)雜結(jié)構(gòu)件使用很少,大量高性能復(fù)雜精鍛件仍然依賴國外或直接從國外購進(jìn),這些都已成為長期困擾國防企業(yè)的一個(gè)重大技術(shù)難題。

      當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)各類環(huán)形件的工藝方法主要是自由鍛制環(huán)形件或輾軋環(huán)形件,與自由鍛制環(huán)形件相比,輾軋環(huán)件有了較大進(jìn)步,但是輾軋毛坯相對(duì)于零件成品而言,特別是對(duì)于難變形材料環(huán)形件成形,仍存在加工余量大、材料利用率低、尺寸精度低、缺乏先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)手段及相關(guān)數(shù)據(jù)庫的支持等問題。

      圓柱殼在工業(yè)及許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,軸壓圓柱殼的屈曲問題一直是殼體穩(wěn)定研究中最為活躍的課題之一[1-2]。Hutchinson、Lockhart、Doo-Sung lee等許多學(xué)者[3-13]對(duì)圓柱殼屈曲進(jìn)行了研究。早期的軸壓圓柱殼和均勻外壓薄球殼的試驗(yàn)臨界壓力,只有經(jīng)典線性理論預(yù)值的1/5~1/2,并且試驗(yàn)結(jié)果離散性很大,軸壓屈曲在理論值與試驗(yàn)之間常常存在一個(gè)不被人接受的大“誤差”[14-15]。各國學(xué)者進(jìn)行了大量的研究試圖解釋軸壓圓柱殼試驗(yàn)值與理論解之間的巨大差異,廣為接受的結(jié)論:產(chǎn)生該差異的根本原因在于殼體中存在初始幾何缺陷[1]。

      2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)件整體等溫鍛造/熱模鍛造技術(shù)

      我國對(duì)等溫鍛造技術(shù)的研究起步于20世紀(jì)70年代末期,開展研究的單位有專業(yè)化的研究所、高等院校、專業(yè)化鍛造廠等,多數(shù)為航空、航天部門的有關(guān)單位,如北京航空材料研究院、西北工業(yè)大學(xué)等科研單位,陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司、貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司、寶鋼特鋼有限公司等專業(yè)化鍛造廠。研究的成形材料主要為鋁合金、鈦合金及高溫合金(含粉末冶金高溫合金)。歷經(jīng)40年的研究與實(shí)踐,在等溫鍛造技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用方面取得了豐碩的成果。目前,利用等溫鍛造技術(shù)研制生產(chǎn)的航空產(chǎn)品主要有TC11鈦合金壓氣機(jī)盤、TC6鈦合金壓氣機(jī)盤、TA19鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、TC4鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)軸頸、TB6鈦合金飛機(jī)隔框、TA15鈦合金整體框、GH4169高溫合金壓氣機(jī)盤、FGH95粉末冶金高溫合金渦輪盤等大量等溫鍛件[12]。

      但目前,我國生產(chǎn)的各類軍用鍛件大部分還存在“肥頭大耳”問題,鍛件重量平均比國外重10%~20%,大型鍛件的材料利用率一般只有10%~15%,高筋薄腹板的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件材料利用率往往僅有2%~5%,90%以上的貴重金屬變?yōu)榍行迹a(chǎn)效率是國外的1/5~1/8。尤其是我國目前僅能夠生產(chǎn)投影面積小于1.5m2以下的整體框梁類結(jié)構(gòu)鍛件,尺寸更大的整體結(jié)構(gòu)鍛件只能采用自由鍛方法生產(chǎn),或者將整體鍛件分割為幾個(gè)局部鍛件進(jìn)行鍛造,最后通過焊接方法形成整體部件。且在等溫鍛造/熱模鍛造工藝穩(wěn)定性,工藝參數(shù)優(yōu)化、模具材料和模具制造等方面還存在相當(dāng)多的問題亟待解決,與我國武器裝備的應(yīng)用需求和國際先進(jìn)水平相比,差距巨大。

      鍛造技術(shù)在我國航空制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

      結(jié)合國外先進(jìn)航空鍛造技術(shù)的應(yīng)用,我國航空鍛造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)從5個(gè)方面進(jìn)行考慮:(1)滿足新一代航空裝備制造大型化、整體化的需求;(2)發(fā)展低成本高可靠鍛造技術(shù);(3)考慮低碳、環(huán)保的制造方式;(4)在鍛造產(chǎn)業(yè)中發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)制造;(5)創(chuàng)建相應(yīng)的平臺(tái)解決大量航空鍛造技術(shù)成果工程化應(yīng)用問題。

      1 發(fā)展整體精密鍛造技術(shù)

      整體精密鍛造技術(shù)可大大減輕飛機(jī)重量(約20%)、提高疲勞壽命、降低制造成本。在航空制造領(lǐng)域,廣泛采用大型整體結(jié)構(gòu)件已成為新一代飛機(jī)提高結(jié)構(gòu)效率、減少零件數(shù)量、降低成本和縮短周期的重要手段。

      整體精密鍛造技術(shù)需要大型設(shè)備的支撐,迄今,世界萬噸級(jí)以上模鍛水壓機(jī)共有30余臺(tái),美、俄各有10余臺(tái),約占總臺(tái)數(shù)和總噸位的70%左右。依靠這些大型模鍛液壓機(jī)生產(chǎn)的大型整體優(yōu)質(zhì)模鍛件,為美、俄、法3國在航空產(chǎn)品方面能夠生產(chǎn)出第四、五代軍用戰(zhàn)機(jī)和波音B747、空客A380空中“巨無霸”飛機(jī)提供了有力支撐,使其在航空航天產(chǎn)品方面居于世界前列,我國近年來也陸續(xù)具有萬噸級(jí)模鍛壓力機(jī),如德陽二重的800MN模鍛液壓機(jī),西安三角航空的400MN模鍛液壓機(jī),包括陜西宏遠(yuǎn)鍛造的200MN模鍛液壓機(jī),但整體精密鍛造技術(shù)水平相比發(fā)達(dá)國家還有差距。目前,整體精密鍛造技術(shù)已經(jīng)攻克了投影面積在2m2以下的大型整體鍛件技術(shù),發(fā)展投影面積在2m2以上的超大型整體鍛件是下一步攻關(guān)的方向。

      2 發(fā)展低成本高可靠的鍛造技術(shù)

      鍛造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域主要用于飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)零件的制造,根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主要有自由鍛技術(shù)、模鍛技術(shù)和環(huán)軋技術(shù),而自由鍛技術(shù)在新型號(hào)飛機(jī)試制部分零件選用之外,很少直接應(yīng)用于零件的制造,往往是作為給模鍛制坯的工序。故發(fā)展先進(jìn)的模鍛技術(shù)和環(huán)軋技術(shù)是鍛造技術(shù)在航空制造領(lǐng)域發(fā)展的方向。

      2.1 等溫精密鍛造技術(shù)

      等溫精密鍛造技術(shù)近年來在國內(nèi)航空制造領(lǐng)域發(fā)展較快,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到大量推廣應(yīng)用的工業(yè)化技術(shù)水平,主要因?yàn)槟>哂商厥獠牧现圃?,費(fèi)用比普通模具高得多;且需要溫度均勻可控的模具加熱系統(tǒng);潤滑劑要求高,能在高溫下充分使用;為防止工件和模具氧化,需要額外的真空或惰性氣體保護(hù)裝置。針對(duì)這些問題,后續(xù)應(yīng)開發(fā)低成本高溫合金模具材料; 高溫模具保護(hù)涂層和模具修復(fù)技術(shù)研究;真空或保護(hù)氣氛下的等溫鍛造技術(shù)研究;高溫合金模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具精密鑄造[13]。

      目前,我國在研和批產(chǎn)的各種型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和其他軍工項(xiàng)目中,高溫合金、鈦合金等難變形材料環(huán)件的應(yīng)用十分廣泛。但國內(nèi)現(xiàn)生產(chǎn)的航空航天難變形材料環(huán)件多為矩形或簡(jiǎn)單異形截面,材料利用率低,約為5%~10%,且尺寸精度差、組織不均勻、加工變形嚴(yán)重等問題較突出。

      針對(duì)上述問題,如何提高材料利用率、環(huán)件尺寸精度的同時(shí),滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)環(huán)件組織性能、組織均勻性及批次穩(wěn)定性等要求,并降低生產(chǎn)成本、縮短研制周期、節(jié)約貴重材料和戰(zhàn)略資源是發(fā)展環(huán)軋技術(shù)的方向。

      根據(jù)相關(guān)報(bào)道,發(fā)展精密環(huán)軋技術(shù)可以從環(huán)件脹形工藝研究、異形環(huán)坯料設(shè)計(jì)與制備工藝研究、輾軋/脹形校正/熱處理工藝研究、環(huán)件生產(chǎn)批次穩(wěn)定性研究4方面推動(dòng)精密環(huán)軋技術(shù)的發(fā)展[14],重點(diǎn)突破環(huán)件輾軋與脹形匹配性技術(shù)、異形坯料設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)、環(huán)件殘余應(yīng)力測(cè)試與控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),最終滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和其他武器裝備對(duì)環(huán)形零件的高性能、低成本、精確化、輕量化、長壽命和短周期制造的需要,使我國軍用精密環(huán)件的生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

      3 發(fā)展航空鍛造工藝模擬技術(shù)

      發(fā)展航空鍛造工藝數(shù)值模擬技術(shù),可以進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)并最終得到一個(gè)經(jīng)過優(yōu)化的成形工藝。由于工藝模擬計(jì)算是根據(jù)固體力學(xué)、材料科學(xué)與數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)理論進(jìn)行的,因此這種數(shù)值模擬過程原則上與進(jìn)行工藝試驗(yàn)具有相同的效果。由于工藝模擬是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的,它不需要加工實(shí)際的模具和坯料,也不需要壓力機(jī),從而使工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化上所花費(fèi)的時(shí)間、成本大大降低。

      目前,航空鍛造廠鍛造過程中,雖然各個(gè)企業(yè)內(nèi)部都在應(yīng)用,但沒有起到應(yīng)有的指導(dǎo)作用,還是沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方式進(jìn)行新品的試制。效率低下,成本較高。鍛造工藝模擬實(shí)施的過程,可以優(yōu)化鍛造工藝設(shè)計(jì),減少試制次數(shù),降低成本,并預(yù)測(cè)鍛件的應(yīng)力、應(yīng)變分布及模具壽命,預(yù)測(cè)鍛件缺陷,大力發(fā)展該技術(shù)可以提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

      4 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)制造

      我國經(jīng)過多年的技術(shù)、工藝創(chuàng)新和升級(jí),國際先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)口和改造,具備了生產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所需特殊鋼材等高端產(chǎn)品的能力。且我國人力資源豐富,用工成本較低,與歐美國家相比,在價(jià)格方面應(yīng)更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是國內(nèi)特鋼產(chǎn)品報(bào)價(jià)卻比國外同類產(chǎn)品高出了將近一倍,這對(duì)航空鍛造產(chǎn)業(yè)來說成本巨大。

      為何會(huì)形成如此高的材料成本,究其原因是廢舊金屬的再利用,如國外在生產(chǎn)過程中,廢舊金屬的再利用率已達(dá)70%,而國內(nèi)特鋼生產(chǎn)企業(yè)對(duì)廢舊金屬的應(yīng)用為0;根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),在生產(chǎn)過程中廢舊金屬再利用達(dá)不到60%,產(chǎn)品的價(jià)格就不可能降下來。由此可見,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)制造是航空鍛造產(chǎn)業(yè)降低制造低成本的有效途徑之一。

      5 創(chuàng)建航空鍛造技術(shù)應(yīng)用推廣平臺(tái)

      目前,我國各個(gè)高校及研究所承擔(dān)著航空鍛造技術(shù)的基礎(chǔ)科研任務(wù),在研究過程中,也會(huì)與企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行工藝攻關(guān),但離批量生產(chǎn)應(yīng)用相差甚遠(yuǎn),往往是研究成果出來后課題就結(jié)束了,工程化應(yīng)用留給以生產(chǎn)為主的工廠,生產(chǎn)中暴露的問題大大影響了生產(chǎn)效率,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。因此需要建立航空鍛造技術(shù)應(yīng)用推廣的平臺(tái),以此來銜接航空鍛造技術(shù)基礎(chǔ)科研與工程化應(yīng)用(批量生產(chǎn))。提高航空鍛造工藝研發(fā)的充分性和穩(wěn)定性。

      從中航重機(jī)股份有限公司的子公司貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司與西北工業(yè)大學(xué)成立的難變形材料應(yīng)用中心前期的效果,可以看出,集成生產(chǎn)企業(yè)與各研究單位在各種航空鍛造技術(shù)領(lǐng)域取得的成果,進(jìn)行工程化研究和應(yīng)用示范,可以為全行業(yè)相關(guān)企業(yè)提供成熟、配套的先進(jìn)工藝和裝備等制造技術(shù)。同時(shí)為相關(guān)航空制造企業(yè)引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收提供信息、咨詢、中試等服務(wù),促進(jìn)行業(yè)研究成果的轉(zhuǎn)化和技術(shù)創(chuàng)新。

      結(jié)束語

      近年來,我國在航空制造上的投入巨大,尤其將發(fā)動(dòng)機(jī)列為專項(xiàng)來發(fā)展,而環(huán)形件、盤件、軸等幾類鍛件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分,其質(zhì)量在很大程度上影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能;由此可以看出發(fā)展先進(jìn)的航空鍛造技術(shù)十分緊迫,對(duì)提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能有重要意義。對(duì)比國外先進(jìn)的航空鍛造技術(shù),結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)鍛造技術(shù)發(fā)展的需求,航空鍛造技術(shù)的發(fā)展離不開整體精密鍛造技術(shù)、精密環(huán)軋技術(shù)、等溫鍛造技術(shù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)制造技術(shù)、鍛造工藝模擬技術(shù)的支撐;而創(chuàng)建航空鍛造技術(shù)應(yīng)用推廣平臺(tái)是很好的解決我國大量研究成果無法應(yīng)用推廣的有效途徑。

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